CN107993265B - 单目扫地机的标定设备、方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出的单目扫地机的标定设备、方法及装置，其中设备包括平台、旋转标定组件和微处理器；所述旋转标定组件包括标定板和三维旋转机构，所述三维旋转机构的固定端设置于所述平台上端，所述三维旋转机构的自由端固定设置所述标定板；所述微处理器电连接并控制所述三维旋转机构带动所述标定板进行三维旋转。本发明提出的单目扫地机的标定设备、方法及装置，旨在对单目扫地机的摄像机内参数自动化的进行标定。

Description

单目扫地机的标定设备、方法及装置

技术领域

本发明涉及到扫地机器人技术领域，特别是涉及到单目扫地机的标定设备、方法及装置。

背景技术

单目扫地机作为一种智能扫地机器人，可以在无人看管的情况下进行自动清扫，并会根据家庭环境自动规划路径进行清扫，用户体验好。单目扫地机的核心部件包括有单目摄像头，其主要的作用是通过其获取的图像信息使得单目扫地机的CPU能够计算三维空间中物体的几何信息，并由此重建或识别物体，实现认知现实环境，从而完成扫地机的正常工作。因此，摄像机标定是完成该任务的必经途径，摄像机标定精度的大小，也会直接影响到单目扫地机视觉的最终精度。现有的摄像机标定方法需要人工交互参与在图像中对标定物的定位以及对标定物的特征点的提取，需要耗费大量的人力成本。

发明内容

本发明的主要目的为提供一种单目扫地机的标定设备、方法及装置，旨在对单目扫地机的摄像机内参数自动化的进行标定。

本发明提出的单目扫地机的标定设备，包括平台、旋转标定组件和微处理器；

所述旋转标定组件包括标定板和三维旋转机构，所述三维旋转机构的固定端设置于所述平台上端，所述三维旋转机构的自由端固定设置所述标定板；

所述微处理器电连接并控制所述三维旋转机构带动所述标定板进行三维旋转。

进一步地，还包括伸缩杆，所述伸缩杆设置于所述平台上，所述伸缩杆的一端用于连接单目扫地机，所述微处理器电连接并控制所述伸缩杆进行伸缩，以带动单目扫地机相对所述标定组件运动。

进一步地，所述三维旋转机构包括第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件；

所述第一旋转件固定设置于所述平台上，所述第一旋转件的输出端固定连接所述第二旋转件，所述第二旋转件的输出端固定连接所述第三旋转件，所述第三旋转件的输出端固定连接所述标定板，所述微处理器分别电连接并控制所述第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件进行旋转。

进一步地，所述伸缩杆为电动推杆或气缸。

本发明提出的单目扫地机的标定方法，使用所述的单目扫地机的标定设备，所述标定方法包括：

所述单目扫地机发送标定指令至所述标定设备；

控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据；

根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

发送参数校验指令至所述标定设备；

改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据；

根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

进一步地，所述控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据的步骤包括：

控制所述摄像头获取所述标定板第一姿态的成像数据；

发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第二姿态的成像数据；

判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

进一步地，所述改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据的步骤包括：

发送改变标定板与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板与摄像头的距离；

接收所述标定设备反馈的标定板与摄像头的距离改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第三姿态的成像数据；

发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第四姿态的成像数据；

判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

本发明提出的单目扫地机的标定装置，使用所述的单目扫地机的标定设备，所述标定装置包括：

第一发送单元，用于发送标定指令至所述标定设备；

第一执行单元，用于控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据；

第一计算单元，用于根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

第二发送单元，用于发送参数校验指令至所述标定设备；

第二执行单元，用于改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据；

第二计算单元，用于根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

第一判断单元，用于判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

进一步地，所述第一执行单元包括：

第一执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第一姿态的成像数据；

第一发送模块，用于发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

第一接收模块，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第二执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第二姿态的成像数据；

第一判断模块，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

进一步地，所述第二执行单元包括：

第二发送模块，用于发送改变标定板与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板与摄像头的距离；

第二接收模块，用于接收所述标定设备反馈的标定板与摄像头的距离改变完毕的指令；

第三执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第三姿态的成像数据；

第三发送模块，用于发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

第三接收模块，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第四执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第四姿态的成像数据；

第二判断模块，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

本发明的有益效果为：将标定设备和单目扫地机通讯连接，所述标定设备接收单目扫地机的标定指令，单目扫地机控制摄像头拍摄所述标定板不同姿态下的成像数据，单目扫地机通过对不同姿态的成像数据进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第一内参数。单目扫地机需要对第一内参数进行参数校验，单目扫地机改变标定设备和单目扫地机的距离，所述单目扫地机控制摄像头拍摄所述标定板在不同姿态下的成像数据，通过获取所述标定板和摄像头两者距离改变后的不同姿态的成像数据来进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第二内参数。将第一内参数和第二内参数进行比对，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则说明对单目扫地机的摄像头的内参标定成功，则获取的单目扫地机的摄像机内参数的标定精度符合要求，选取出第一内参数或者第二内参数其中一个作为单目扫地机的内参数；若否，则继续进行标定，直到获取符合要求的内参数，通过标定设备和单目扫地机进行配合，使得能对单目扫地机自动化的进行摄像机的内参标定。

附图说明

图1为本发明一实施例中的单目扫地机的标定设备的结构示意图；

图2为本发明一实施例中的单目扫地机的标定方法的步骤示意图；

图3为本发明另一实施例中的单目扫地机的标定方法的步骤示意图

图4为本发明一实施例中的单目扫地机的标定装置的结构框图；

图5为本发明另一实施例中的单目扫地机的标定装置的结构框图；

图6为本发明一实施例中的单目扫地机的标定装置的第一执行单元的结构框图；

图7为本发明一实施例中的单目扫地机的标定装置的第二执行单元的结构框图。

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参照图1，本发明提出的单目扫地机的标定设备，包括平台1、旋转标定组件和微处理器。上述旋转标定组件包括标定板3和三维旋转机构2，上述标定板3用于作为单目扫地机的摄像头进行拍摄的标定物，本实施例的标定板3为黑白相间的网格画板组成，其中网格的交点作为标定物中的特征点。上述三维旋转机构2的固定端设置于上述平台1上端，上述平台1的上端用于放置待标定的单目扫地机；上述三维旋转机构2的自由端固定设置上述标定板3；上述微处理器具体可以为单片机等微处理器，其设置于标定设备内，上述微处理器电连接并控制上述三维旋转机构2进行三维旋转，从而带动上述标定板3进行三维旋转，使得上述标定板3能改变其姿态。

在本实施例中，通过标定设备对单目扫地机的摄像头内参数进行自动标定时，将单目扫地机放置于平台1上，使得单目扫地机的摄像头能拍摄到上述标定板3的图像。将标定设备和单目扫地机通讯连接，上述标定设备接收单目扫地机的标定指令，单目扫地机控制其摄像头先拍摄上述标定板3在某一姿态的成像数据，然后发送改变上述标定板3姿态的指令至标定设备，上述微处理器接收到指令之后，通过控制上述三维旋转机构2进行三维旋转，从而带动上述标定板3进行三维旋转，使得上述标定板3改变其姿态，在上述标定板3姿态改变完毕之后，上述微处理器将姿态改变完毕的指令发送至单目扫地机，单目扫地机接收到标定设备反馈的姿态改变完毕的指令，控制摄像头获取上述标定板3另一姿态的成像数据。其中，单目扫地机会继续发送改变上述标定板3的姿态的指令至标定设备，直到单目扫地机通过摄像头获取的不同姿态的成像数据达到指定数量时，则停止获取成像数据，其中指定数量为根据需求来预设，至少为三次以上，本实施例中，指定数量为六次。单目扫地机通过不同姿态的成像数据进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第一内参数。

此时单目扫地机需要对第一内参数进行参数校验，单目扫地机发送参数校验指令至上述标定设备，上述单目扫地机能够通过朝向或是远离标定设备来改变上述标定板3和摄像头的距离，上述单目扫地机控制摄像头拍摄上述标定板3在不同姿态下的成像数据，通过获取上述标定板3和摄像头两者距离改变后的不同姿态的成像数据来进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第二内参数。将第一内参数和第二内参数进行比对，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则说明对单目扫地机的摄像头的内参标定成功，则获取的单目扫地机的摄像机内参数的标定精度符合要求，选取出第一内参数或者第二内参数其中一个作为单目扫地机的内参数；若否，则继续进行标定，直到获取符合要求的内参数，通过标定设备和单目扫地机进行配合，使得能对单目扫地机自动化的进行摄像机的内参标定。

本实施例中的单目扫地机的标定设备，还包括伸缩杆4，上述伸缩杆4设置于上述平台1上，上述伸缩杆4的一端连接单目扫地机，上述微处理器电连接并控制上述伸缩杆4进行伸缩，以带动单目扫地机相对上述标定板3运动。在对第一内参数进行校验时，上述微处理器通过控制伸缩杆4进行伸缩，从而使得单目扫地机朝向或者远离上述标定板3运动，使得标定板3和单目扫地机的摄像头的距离产生改变，标定设备会将距离改变完毕的指令发送至单目扫地机，便于单目扫地机通过摄像头获取上述标定板3和摄像头两者距离改变后的上述标定板3不同姿态下的成像数据。单目扫地机对不同姿态下的成像数据进行计算时，先提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第二内参数。优选地，本实施例中的伸缩杆4可以为电动推杆或气缸。

本实施例中的单目扫地机的标定设备，具体的，上述三维旋转机构2包括第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件；上述第一旋转件固定设置于上述平台1上，上述第一旋转件的输出端固定连接上述第二旋转件，上述第二旋转件的输出端固定连接上述第三旋转件，上述第三旋转件的输出端固定连接上述标定板3，上述第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件三者之间相互垂直，上述微处理器分别电连接并控制上述第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件进行旋转，从而能带动上述标定板3沿任意方向旋转，使得标定设备中的微处理器能控制上述标定板3改变姿态。

本实施例中的单目扫地机的标定设备，上述的标定设备上设置有串口，上述微处理器与上述串口电连接，上述单目扫地机设置有对应的串口，上述标定设备通过上述串口与单目扫地机对应设置的串口有线通讯连接。优选地，上述标定设备包括通讯模块，上述通讯模块包括蓝牙模块或WIFI模块，上述单目扫地机对应设置有蓝牙模块或WIFI模块，上述微处理器与上述通讯模块电连接，上述标定设备通过上述通讯模块与单目扫地机无线通讯连接。此外，上述标定设备和单目扫地机均可以对应设置有蓝牙模块以及WIFI模块，使得上述标定设备和单目扫地机之间能通过多种通讯方式进行信息传输。

参照图2，本发明提出的单目扫地机的标定方法，包括：

步骤S1，所述单目扫地机发送标定指令至所述标定设备；

步骤S2，控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第一成像数据；

步骤S3，根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

步骤S4，发送参数校验指令至所述标定设备；

步骤S5，改变所述标定板3和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第二成像数据；

步骤S6，根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

步骤S7，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

在步骤S1中，在本发明实施例中，通过将上述标定设备对单目扫地机进行内参数标定，将上述标定设备与单目扫地机通讯连接，上述单目扫地机设置于上述平台1上，在开始进行标定时，上述单目扫地机发送标定指令给标定设备。

在步骤S2，标定设备通过改变上述标定板3的姿态，使得单目扫地机能控制摄像头获取上述标定板3在不同姿态下的多组成像数据，作为第一成像数据。

在步骤S3中，单目扫地机根据第一成像数据进行计算，具体为提出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的内参数，作为摄像头的第一内参数。

在步骤S4中，单目扫地机发送对参数校验的指令至标定设备，上述标定设备接收参数校验的指令。

在步骤S5中，上述标定设备通过伸缩杆4来改变单目扫地机和标定设备之间的距离，此时标定设备会将距离改变完毕的指令发送至单目扫地机；或者单目扫地机直接通过朝向或者远离标定设备距离运动来改变两者之间的距离。单目扫地机通过摄像头获取标定板3的不同姿态下的多次成像数据，作为第二成像数据。

在步骤S6中，单目扫地机根据第二成像数据进行计算，具体为提出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的内参数，作为摄像头的第二内参数。

在步骤S7中，将获取得到的摄像头的第一内参数和第二内参数进行比较，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，预设的误差范围较小，当第一内参数和第二内参数的差值处于误差范围内时，则表示单目扫地机的摄像头的标定精度高，则可以判定单目扫地机的摄像头的标定成功，将第一内参数和第二内参数任意一个参数作为摄像机的内参数。当判断第一内参数和第二内参数的差值不处于预设的误差范围内时，则表示单目扫地机的摄像头的标定精度不高，需要重新进行标定，则将继续进行标定，直到标定成功。

参照图3，本发明另一实施例中的单目扫地机的标定方法，所述单目扫地机发送标定指令至所述标定设备的步骤S1之前包括：

步骤S8，判断是否与所述标定设备通讯连接；

步骤S9，若是，则生成发送所述标定指令的通知。

在步骤S8中，在单目扫地机进行标定之前，需要判断单目扫地机是否与标定设备保持通讯连接关系，使得单目扫地机与标定设备之间能进行信息交互，便于对单目扫地机的摄像机进行自动标定。

在步骤S9中，在判断单目扫地机和标定设备处于通讯连接时，则单目扫地机生成发送所述标定指令的通知，并将标定指令发送至上述标定设备。

本实施例中的单目扫地机的标定方法，所述与所述标定设备通讯连接的方法包括：

串口连接、蓝牙连接和WIFI连接的一种或多种。

在单目摄像机与标定设备在进行标定的过程中，需要保持通讯连接，其具体保持通讯连接的方法包括在单目摄像机与标定设备均设置有串口，通过串口有线通讯连接；或者，在单目摄像机与标定设备均设置蓝牙模块，通过蓝牙方式无线连接；或者在单目摄像机与标定设备均设置WIFI模块，通过WIFI方式无线连接；单目摄像机与标定设备通讯连接的方式可以为上述三种方式的一种或是多种。

本实施例中的单目扫地机的标定方法，所述控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第一成像数据的步骤S2包括：

步骤S21，控制所述摄像头获取所述标定板3第一姿态的成像数据；

步骤S22，发送改变所述标定板3的姿态的指令至所述标定设备；

步骤S23，接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

步骤S24，控制所述摄像头获取所述标定板3第二姿态的成像数据；

步骤S25，判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

在步骤S21中，当在标定设备和单目扫地机进行标定时，需要通过单目扫地机上的摄像机来获取上述标定板3第一姿态的成像数据。

在步骤S22中，当单目扫地机获取标定板3第一姿态的成像数据之后，将发送改变上述标定板3姿态的指令至上述标定设备，便于获取不同姿态的成像数据，标定设备在改变姿态之后，上述微处理器将发送上述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令给单目扫地机。

在步骤S23中，单目扫地机在接收到标定设备反馈的姿态改变完毕的指令后，获知上述标定板3姿态改变完成的信息。

在步骤S24中，单目扫地机控制摄像头获取上述标定板3第二姿态的成像数据，即姿态改变之后的成像数据。

在步骤S25中，此时，单目摄像机将判断获取的成像数据是否达到指定数量，其中指定数量为根据需求来预设，至少为三次以上，本实施例中，指定数量为六次，当判断达到指定数量时，则停止获取成像数据；当判断没有达到指定数量时，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至达到指定数量的不同姿态的成像数据。

本实施例中的单目扫地机的标定方法，所述改变所述标定板3和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第二成像数据的步骤S5包括：

步骤S51，发送改变标定板3与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板3与摄像头的距离；

步骤S52，接收所述标定设备反馈的标定板3与摄像头的距离改变完毕的指令；

步骤S53，控制所述摄像头获取所述标定板3第三姿态的成像数据；

步骤S54，发送改变所述标定板3的姿态的指令至所述标定设备；

步骤S55，接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

步骤S56，控制所述摄像头获取所述标定板3第四姿态的成像数据；

步骤S57，判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

在步骤S51，当在计算得到摄像机的第一内参数，需要对第一内参数进行参数校验，因此需要再检测得到摄像机的第二内参数，对第一内参数进行参数校验，确保检测的内参数的准确性。此时需要发送改变标定板3与摄像头距离的指令至标定设备，上述微处理器通过控制伸缩杆4进行伸缩，从而使得单目扫地机朝向或者远离上述标定板3运动，使得标定板3和单目扫地机的摄像头的距离产生改变，上述微处理器将标定板3与摄像头的距离改变完毕指令发送给单目扫地机。此外，改变标定板3与摄像头距离的方式也可以为单目扫地机直接通过朝向或者远离标定设备距离运动来改变两者之间的距离。

在步骤S52中，单目扫地机将接收上述标定设备反馈的标定板3与摄像头的距离改变完毕的指令。

在步骤S53中，单目扫地机上的摄像机来获取上述标定板3第三姿态的成像数据。

在步骤S54中，当单目扫地机获取标定板3第三姿态的成像数据之后，将发送改变上述标定板3姿态的指令至上述标定设备，便于获取不同姿态的成像数据，标定设备在改变姿态之后，上述微处理器将发送上述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令给单目扫地机。

在步骤S55中，单目扫地机在接收到标定设备反馈的标定板3姿态改变完毕的指令，获知上述标定板3姿态改变完成的信息。

在步骤S56中，单目扫地机控制摄像头获取上述标定板3第四姿态的成像数据，即姿态改变之后的成像数据。

在步骤S57中，此时，单目摄像机将判断获取的成像数据是否达到指定数量，其中指定数量为根据需求来预设，至少为三次以上，本实施例中，指定数量为六次，当判断达到指定数量时，则停止获取成像数据；当判断没有达到指定数量时，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至达到指定数量的不同姿态的成像数据。

参照图4，本实施例中的单目扫地机的标定装置，使用上述的单目扫地机的标定设备对单目扫地机进行内参数标定，所述标定装置包括：

第一发送单元10，用于发送标定指令至所述标定设备；

第一执行单元20，用于控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第一成像数据；

第一计算单元30，用于根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

第二发送单元40，用于发送参数校验指令至所述标定设备；

第二执行单元50，用于改变所述标定板3和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板3在不同姿态下的第二成像数据；

第二计算单元60，用于根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

第一判断单元70，用于判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

在本发明实施例中，在本发明实施例中，通过将上述标定设备对单目扫地机进行内参数标定，将上述标定设备与单目扫地机通讯连接，上述单目扫地机设置于上述平台1上，在开始进行标定时，第一发送单元10发送标定指令给标定设备。

标定设备通过改变上述标定板3的姿态，第一执行单元20控制摄像头获取上述标定板3在不同姿态下的多组成像数据，作为第一成像数据。

第一计算单元30根据第一成像数据进行计算，具体为提出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的内参数，作为摄像头的第一内参数。

第二发送单元40发送对参数校验的指令至标定设备，上述标定设备接收参数校验的指令。

第二执行单元50发送改变标定板3和摄像头的距离的指令给上述标定设备，上述标定设备通过伸缩杆4来改变单目扫地机和标定设备之间的距离，此时标定设备会将距离改变完毕的指令发送至单目扫地机；或者第二执行单元50直接通过朝向或者远离标定设备距离运动来改变两者之间的距离。单目扫地机通过摄像头获取标定板3的不同姿态下的多次成像数据，作为第二成像数据。

第二计算单元60根据第二成像数据进行计算，具体为提出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的内参数，作为摄像头的第二内参数。

第一判断单元70将获取得到的摄像头的第一内参数和第二内参数进行比较，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，预设的误差范围较小，当第一内参数和第二内参数的差值处于误差范围内时，则表示单目扫地机的摄像头的标定精度高，则可以判定单目扫地机的摄像头的标定成功，将第一内参数和第二内参数任意一个参数作为摄像机的内参数。当判断第一内参数和第二内参数的差值不处于预设的误差范围内时，则表示单目扫地机的摄像头的标定精度不高，需要重新进行标定，则将继续进行标定，直到标定成功。

参照图5，本实施例中的单目扫地机的标定装置，还包括：

第二判断单元80，用于判断是否与所述标定设备通讯连接；

第二判定单元90，用于若是，则生成发送所述标定指令的通知。

在单目扫地机进行标定之前，第二判断单元80需要判断单目扫地机是否与标定设备保持通讯连接关系，使得单目扫地机与标定设备之间能进行信息交互，便于对单目扫地机的摄像机进行自动标定。

第二判定单元90在判断单目扫地机和标定设备处于通讯连接时，则单目扫地机生成发送所述标定指令的通知，并将标定指令发送至上述标定设备。

本实施例中的单目扫地机的标定装置，还包括：

通讯单元，用于所述单目扫地机通过串口连接、蓝牙连接和WIFI连接的一种或多种方式与所述标定设备通讯连接。

在单目摄像机与标定设备在进行标定的过程中，需要保持通讯连接，单目摄像机通过通讯单元100与标定设备通讯连接，具体保持通讯连接的方法包括在单目摄像机与标定设备均设置有串口，通过串口有线通讯连接；或者，在单目摄像机与标定设备均设置蓝牙模块，通过蓝牙方式无线连接；或者在单目摄像机与标定设备均设置WIFI模块，通过WIFI方式无线连接；单目摄像机与标定设备通讯连接的方式可以为上述三种方式的一种或是多种。

参照图6，本实施例中的单目扫地机的标定装置，所述第一执行20单元包括：

第一执行模块210，用于控制所述摄像头获取所述标定板3第一姿态的成像数据；

第一发送模块220，用于发送改变所述标定板3的姿态的指令至所述标定设备；

第一接收模块230，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第二执行模块240，用于控制所述摄像头获取所述标定板3第二姿态的成像数据；

第一判断模块250，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

当在标定设备和单目扫地机进行标定时，第一执行模块210需要通过单目扫地机上的摄像机来获取上述标定板3第一姿态的成像数据。

当单目扫地机获取标定板3第一姿态的成像数据之后，第一发送模块220将发送改变上述标定板3姿态的指令至上述标定设备，便于获取不同姿态的成像数据，标定设备在改变姿态之后，上述微处理器将发送上述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令给单目扫地机。

第一接收模块230接收到标定设备反馈的姿态改变完毕的指令后，获知上述标定板3姿态改变完成的信息。

第二执行模块240将控制摄像头获取上述标定板3第二姿态的成像数据，即姿态改变之后的成像数据。

此时，第一判断模块250将判断获取的成像数据是否达到指定数量，其中指定数量为根据需求来预设，至少为三次以上，本实施例中，指定数量为六次，当判断达到指定数量时，则停止获取成像数据；当判断没有达到指定数量时，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至达到指定数量的不同姿态的成像数据。

参照图7，本实施例中的单目扫地机的标定装置，所述第二执行单元50包括：

第二发送模块510，用于发送改变标定板3与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板3与摄像头的距离；

第二接收模块520，用于接收所述标定设备反馈的标定板3与摄像头的距离改变完毕的指令；

第三执行模块530，用于控制所述摄像头获取所述标定板3第三姿态的成像数据；

第三发送模块540，用于发送改变所述标定板3的姿态的指令至所述标定设备；

第三接收模块550，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第四执行模块560，用于控制所述摄像头获取所述标定板3第四姿态的成像数据；

第二判断模块570，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

当在计算得到摄像机的第一内参数，需要对第一内参数进行参数校验，因此需要再检测得到摄像机的第二内参数，对第一内参数进行参数校验，确保检测的内参数的准确性。第二发送模块510发送改变标定板3与摄像头距离的指令至标定设备，上述微处理器通过控制伸缩杆4进行伸缩，从而使得单目扫地机朝向或者远离上述标定板3运动，使得标定板3和单目扫地机的摄像头的距离产生改变，上述微处理器将标定板3与摄像头的距离改变完毕指令发送给单目扫地机。此外，改变标定板3与摄像头距离的方式也可以为单目扫地机直接通过朝向或者远离标定设备距离运动来改变两者之间的距离。

第二接收模块520接收上述标定设备反馈的标定板3与摄像头的距离改变完毕的指令。

第三执行模块530控制摄像机来获取上述标定板3第三姿态的成像数据。

当单目扫地机获取标定板3第三姿态的成像数据之后，第三发送模块540将发送改变上述标定板3姿态的指令至上述标定设备，便于获取不同姿态的成像数据，标定设备在改变姿态之后，上述微处理器将发送上述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令给单目扫地机。

第三接收模块550接收到标定设备反馈的标定板3姿态改变完毕的指令，获知上述标定板3姿态改变完成的信息。

第四执行模块560将控制摄像头获取上述标定板3第四姿态的成像数据，即姿态改变之后的成像数据。

此时，第二判断模块570将判断获取的成像数据是否达到指定数量，其中指定数量为根据需求来预设，至少为三次以上，本实施例中，指定数量为六次，当判断达到指定数量时，则停止获取成像数据；当判断没有达到指定数量时，则继续控制所述摄像头获取所述标定板3不同姿态的成像数据，直至达到指定数量的不同姿态的成像数据。

综上所述，将标定设备和单目扫地机通讯连接，上述标定设备接收单目扫地机的标定指令，单目扫地机控制摄像头拍摄上述标定板不同姿态下的成像数据，单目扫地机通过对不同姿态的成像数据进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第一内参数。单目扫地机需要对第一内参数进行参数校验，单目扫地机改变标定设备和单目扫地机的距离，上述单目扫地机控制摄像头拍摄上述标定板3在不同姿态下的成像数据，通过获取上述标定板3和摄像头两者距离改变后的不同姿态的成像数据来进行计算，提取出多次成像数据中的特征点，通过算法求出摄像机的第二内参数。将第一内参数和第二内参数进行比对，判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则说明对单目扫地机的摄像头的内参标定成功，则获取的单目扫地机的摄像机内参数的标定精度符合要求，选取出第一内参数或者第二内参数其中一个作为单目扫地机的内参数；若否，则继续进行标定，直到获取符合要求的内参数，通过标定设备和单目扫地机进行配合，使得能对单目扫地机自动化的进行摄像机的内参标定。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种单目扫地机的标定设备，其特征在于，包括平台、旋转标定组件和微处理器；

所述旋转标定组件包括标定板和三维旋转机构，所述三维旋转机构的固定端设置于所述平台上端，所述三维旋转机构的自由端固定设置所述标定板；其中，所述标定板为黑白相间的网格画板组成，其中网格的交点作为标定物中的特征点；

所述微处理器电连接并控制所述三维旋转机构带动所述标定板进行三维旋转；

所述单目扫地机的标定设备还包括伸缩杆，所述伸缩杆设置于所述平台上，所述伸缩杆的一端用于连接单目扫地机，所述微处理器电连接并控制所述伸缩杆进行伸缩，以带动单目扫地机相对所述标定板运动；所述单目扫地机包括摄像头，所述摄像头用于拍摄所述标定板。

2.根据权利要求1所述的单目扫地机的标定设备，其特征在于，所述三维旋转机构包括第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件；

所述第一旋转件固定设置于所述平台上，所述第一旋转件的输出端固定连接所述第二旋转件，所述第二旋转件的输出端固定连接所述第三旋转件，所述第三旋转件的输出端固定连接所述标定板，所述微处理器分别电连接并控制所述第一旋转件、第二旋转件和第三旋转件进行旋转。

3.根据权利要求1所述的单目扫地机的标定设备，其特征在于，所述伸缩杆为电动推杆或气缸。

4.一种单目扫地机的标定方法，其特征在于，使用如权利要求1至2任意一项所述的单目扫地机的标定设备，所述标定方法包括：

所述单目扫地机发送标定指令至所述标定设备；

控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据；

根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

发送参数校验指令至所述标定设备；

改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据；

根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

5.根据权利要求4所述的单目扫地机的标定方法，其特征在于，所述控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据的步骤包括：

控制所述摄像头获取所述标定板第一姿态的成像数据；

发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第二姿态的成像数据；

判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

6.根据权利要求4所述的单目扫地机的标定方法，其特征在于，所述改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据的步骤包括：

发送改变标定板与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板与摄像头的距离；

接收所述标定设备反馈的标定板与摄像头的距离改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第三姿态的成像数据；

发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

控制所述摄像头获取所述标定板第四姿态的成像数据；

判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

7.一种单目扫地机的标定装置，使用如权利要求1至2任意一项所述的单目扫地机的标定设备，其特征在于，所述标定装置包括：

第一发送单元，用于发送标定指令至所述标定设备；

第一执行单元，用于控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第一成像数据；

第一计算单元，用于根据第一成像数据计算出摄像头的第一内参数；

第二发送单元，用于发送参数校验指令至所述标定设备；

第二执行单元，用于改变所述标定板和摄像头的距离，控制所述摄像头获取所述标定板在不同姿态下的第二成像数据；

第二计算单元，用于根据第二成像数据计算出摄像头的第二内参数；

第一判断单元，用于判断第一内参数和第二内参数的差值是否在预设的误差范围内，若是，则标定成功；若否，则继续进行标定。

8.根据权利要求7所述的单目扫地机的标定装置，其特征在于，所述第一执行单元包括：

第一执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第一姿态的成像数据；

第一发送模块，用于发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

第一接收模块，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第二执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第二姿态的成像数据；

第一判断模块，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

9.根据权利要求7所述的单目扫地机的标定装置，其特征在于，所述第二执行单元包括：

第二发送模块，用于发送改变标定板与摄像头距离的指令至标定设备，通过标定设备驱动所述单目扫地机移动，改变标定板与摄像头的距离；

第二接收模块，用于接收所述标定设备反馈的标定板与摄像头的距离改变完毕的指令；

第三执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第三姿态的成像数据；

第三发送模块，用于发送改变所述标定板的姿态的指令至所述标定设备；

第三接收模块，用于接收所述标定设备反馈的姿态改变完毕的指令；

第四执行模块，用于控制所述摄像头获取所述标定板第四姿态的成像数据；

第二判断模块，用于判断所述获取的成像数据是否达到指定数量，若是，则停止获取成像数据；若否，则继续控制所述摄像头获取所述标定板不同姿态的成像数据，直至得到指定数量的不同姿态的成像数据。

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